[发明专利]一种高强度T9S钛合金板材的制备方法

说明书

一种高强度T9S钛合金板材的制备方法，具体制备步骤如下：步骤一、选用零级海绵钛、铝钒合金、铝硅合金、铝豆及二氧化钛进行配料并压制电极，采用氩弧焊机进行电极组焊，使用真空自耗电弧炉进行熔炼；步骤二、采用快锻机或油压机对铸锭进行锻造，锻造完坯料铣面后得到80~150mm轧制用板坯；步骤三、在步骤二中的板坯上下表面焊接包覆一层0.6~1.5mm厚的纯钛薄板；步骤四、钛合金板材经过三或四火次轧制成形；步骤五、对步骤四中的成品坯料进行退火处理；步骤六、采用喷砂酸洗或碱酸洗去除步骤五中成品坯料的表面氧化皮。综上所述，本发明工艺简单，可实现大批量稳定生产，其制备的T9S板材综合性能良好，横纵向性能差异小。

技术领域

本发明属于钛合金板材制备技术领域，具体涉及一种高强度T9S钛合金板材的制备方法。

背景技术

钛合金具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空、航天、舰船、化工、医疗、体育等领域。然而钛合金较高的成本限制了其在兵器、汽车、体育等领域的应用范围。因此，新型低成本钛合金的研发一直是国内外钛合金领域的研究热点，采用廉价元素Fe、Si、Mo等代替V等昂贵元素是降低钛合金成本的一种有效途径。

高尔夫球运动是一项高级的体育运动，主要集中在美国、日本、欧洲等发达国家，人们对高尔夫运动器械的要求很高。早期高尔夫球杆主要使用不锈钢，20世纪90年代日本推出钛制高尔夫球杆，目前已经市场普及，钛的密度小于不锈钢，强度与不锈钢相当，呈现出较佳的弹性变形能力，击球距离更远。高尔夫球头打击面板对钛合金板材性能的要求为打击距离远、准确度高、重心低、打击声音悦耳，追求性能、功能、外观的设计变化，一款球具的生产寿命平均为1~1.5年，需要不断推陈出新、更新换代，不断提高板材的强度和弹性。

现有技术中公开了一种高尔夫球杆头打击面板，其材料密度为 4.33g/cm3，制作的杆头打击面板用T9S板材的抗拉强度895~1102MPa，屈服强度826~1033MPa，弹性模量100~140GPa，延伸率＞10%，硬度30~40HRC，但是其强度对于目前的市场需求来说仍然偏低。为了满足客户对高强度钛合金板材的需求，获得更远的打击距离和更好的击球效果，有必要对板材生产工艺的优化来提升T9S钛合金板材的强度。

发明内容

为了解决现有技术中T9S钛合金板材强度偏低的问题，本发明的目的在于提供一种高强度T9S钛合金板材的制备方法，通过对板材成分优化、轧制变形率优化、热处理工艺优化，在塑性满足使用要求的情况下大幅提升板材强度，满足客户对高强度钛合金板材的需求。

本发明的技术方案是：一种高强度T9S钛合金板材的制备方法，具体制备步骤如下：

步骤一、选用零级海绵钛、铝钒合金、铝硅合金、铝豆及二氧化钛进行配料并压制电极，采用氩弧焊机进行电极组焊，使用真空自耗电弧炉进行熔炼，熔炼次数不少于2次，熔炼后将铸锭冒口切除，铸锭表面用车床扒皮，在铸锭头、中、尾分别取样，检测化学成分；

步骤二、采用快锻机或油压机对铸锭进行锻造，至少进行三次墩拔，通过金相法测定铸锭β转变温度T_β，锻造完坯料铣面后得到80~150mm轧制用板坯，板坯超声波探伤检验不低于GB/T5193~2007标准A级；

步骤三、在步骤二中的板坯上下表面焊接包覆一层0.6~1.5mm厚的纯钛薄板，纯钛薄板的长宽与板坯相同；

步骤四、钛合金板材经过三或四火次轧制成形，其中一火轧制后对其进行修磨，修磨后的半成品经过二火轧制后在温度500~700℃下进行时效强化热处理，热处理完表面进行喷砂酸洗或碱酸洗以及二次修磨，然后三火轧制成成品板材，对成品表面再次喷砂酸洗或碱酸洗后，定尺剪切成两张长宽规格相同的板材，将两张板材叠在一起，使用氩弧焊机将边部焊接在一起制得叠轧坯料，对叠轧坯料四火轧制成成品板材；

步骤五、对步骤四中的成品坯料进行大气退火处理，退火温度为700~800℃，保温时间30~60min，保温结束出炉空冷；